Бинауральный слух. Пространственная локализация.
Бинауральная демаскировка
Больший интерес в настоящее время вызывает эффект «бинауральной демаскировки», которому посвящены многочисленные исследования. Под этим понимается снижение порога маскировки при выделении отдельных звуков из их общей окружающей звуковой среды. Эффект этот проявляется, например, в том, что на фоне общего разговора (шума) можно «выслушать» интересующий слушателя разговор. Он получил название «эффекта вечеринки» (Cocktail Party Effect).
Шум поступает с разных сторон, а нужный сигнал с одной стороны; поворачивая голову, слушатель находит положение, при котором ему в оба уха поступает почти одинаковый шум, — тогда шумовой источник он слышит точно в центре, а сигнал локализуется в другом месте (ближе к тому уху, через которое он поступает), поэтому и начинает хорошо прослушиваться (механизм срабатывает только при наличии в спектре низкочастотных составляющих).
Наличие двух приемников слуха обеспечивает человеку возможность воспринимать пространственный звуковой мир и оценивать перемещение звуковых сигналов в пространстве. Информация, которая поступает на оба слуховых канала, обрабатывается в периферической части слуховой системы и затем передается в высшие отделы головного мозга, где за счет сравнительного анализа этой информации из двух разных каналов формируется единый пространственный слуховой образ.
|
|
Наличие двух приемников информации, т. е. бинаурального (двойного) слуха, обеспечивает человеку огромные преимущества, основные из которых следующие:
— локализация сигналов как от одиночных, так и от множественных источников, что позволяет формировать пространственную перспективу и оценивать пространственное звуковое поле (например, в помещении);
— разделение сигналов, приходящих от звуковых источников из различных точек пространства;
— выделение сигналов выбранного звукового источника на фоне других звуковых сигналов, например выделение прямого звука на фоне реверберирующих сигналов в помещении, выделение речи на фоне шумов и т. д.
Прослушивая звучание симфонического оркестра в концертном зале (или пение хора в большом соборе), слушатель отчетливо воспринимает и разделяет расположение инструментов в горизонтальной плоскости на сцене, их расположение по глубине, а также ощущает пространственность окружающего звукового образа. Эта способность и называется пространственной бинауральной локализацией. Механизмы локализации в горизонтальной, вертикальной плоскости и по глубине имеют существенные отличия.
|
|
Горизонтальная (азимутальная) локализация: на рис. 3.6.1 представлены различительные признаки направленности на источник звука при его смещениях в горизонтальной плоскости относительно головы слушателя. Звук, исходящий из источника, расположенного справа от слушателя, должен пройти большее расстояние к левому уху, чем к правому (рис. 3.6.1а), и поэтому возникает некоторая разница по времени прихода звуковой волны.
Кроме того, поскольку звуки низких и средних частот имеют длину волны больше диаметра
головы (или сравнимую с ним), они «огибают голову» и поступают в расположенное дальше ухо (за счет эффекта дифракции). Однако звуки высокой частоты имеют длину волны меньше диаметра головы, поэтому образуется «акустическая тень», которая уменьшает интенсивность звука, поступающего в ухо, расположенное дальше от источника звука, — за счет этого возникает разность по интенсивности.
Таким образом, пространственная разнесенность двух слуховых приемников и экранирующее влияние головы и торса за счет дифракционных эффектов приводят к значительным различиям между сигналами, поступающими на правое и левое ухо, что позволяет произвести локализацию звукового источника в пространстве, обусловленную тремя физическими факторами:
— временным — возникающим из-за несовпадения по времени моментов прихода одинаковых фаз звуковой волны к левому и правому уху;
— интенсивностным — возникающим из-за неодинаковой величины интенсивностей звуковой волны, вследствие дифракции ее вокруг головы и за счет образования «акустической тени» со стороны, обратной источнику звука;
— спектральным — возникающим из-за разницы в спектральном составе звуков, воспринимаемых левым и правым ухом, вследствие неодинакового экранирующего влияния головы и ушных раковин на низкочастотные и высокочастотные составляющие сложного звука.